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科学家们试图揭示汹涌的野火烟雾如何影响气候

2019-04-04 14:33:22 科技89℃

  科学家们试图揭示汹涌的野火烟雾如何影响气候和健康

  艾米莉·菲舍尔可能是为数不多的人之一,他们的夏季计划受到近期预测的支持,美国西部大部分地区面临着另一个比正常情况更糟糕的野火季节。联邦官员于5月10日宣布,异常温暖的天气和干旱以及大量干草和刷子预计将为今年夏天的大火创造主要条件。

  预测让当地官员为最坏的情况做好准备。但这对费舍尔科罗拉多州立大学的大气科学家费舍尔来说是一个机会,他正准备在C-130货机上装满科学设备,在夏天乘坐野火烟雾飞过。这些飞行是前所未有的努力的重点,耗资超过3000万美元,涉及飞机,卫星,仪表车,甚至是徒步旅行的研究人员。在接下来的两年中,两项协调运动 - 一项由国家科学基金会(NSF)资助,另一项由美国国家航空航天局和国家海洋和大气管理局(NOAA) - 旨在更好地了解野火烟雾的化学和物理,以及它如何影响气候,空气污染和人类健康。

  “这绝对是迄今为止发生过的最大规模的火灾实验,”科罗拉多州博尔德市NOAA地球系统研究实验室的大气化学家Carsten Warneke表示,他是一位首席科学家。他补充说,野火烟是“最大的火灾之一”之一。空气质量和气候问题面临的问题。“

    

    

    

        随着美国西部野火的规模和强度的上升,扼杀社区烟雾,问题日益严重。根据气候变化杂志2016年的一项研究,在超过联邦清洁空气标准的日子里,野火占西方颗粒物质的三分之二以上。通过使荒地更加可燃,全球变暖可能在未来几年引发更多火灾。根据2016年的研究,到本世纪中叶,生活在西部大部分地区的超过8000万人预计,“烟雾波”的数量将增加57% - 这一事件将社区笼罩了2天或更长时间。对公共卫生的影响可能是冷静的;烟雾中含有一系列有毒化合物和微小颗粒,可使呼吸复杂化并促进疾病。根据美国林务局的研究人员的说法,美洲其他地区以及欧洲,非洲,亚洲和澳大利亚的野火可能会遭受同样的气候激增。

  尽管存在潜在威胁,但野火烟雾几乎没有得到持续的科学关注。这两项新的活动旨在改变这种状况。今年,由NSF资助的包括Fischer在内的团队的目标是将其仪表化的C-130飞越15至20个野火羽流。明年,拥有美国国家航空航天局和美国国家海洋和大气管理局的研究人员可以使用更大型的飞机 - 一架DC-8喷气式飞机 - 将在美国各地扫描烟雾缭绕的天空。

  其中一个目标是清除野火释放的化学物质,包括氮氧化物和一氧化碳,以及大量挥发性有机化合物。 Warneke说,目前用于预测烟雾化学成分的模型(主要依靠卫星观测)具有巨大的误差幅度。在某种程度上,这是因为野生植物消耗了多少植物的不确定性。结合卫星,飞机和地面研究人员仔细研究烧伤点数据的新研究应该有助于微调这些估计值。

    

    

    

    

        如果在太平洋西北地区发生野火,那对科罗拉多州来说意味着什么?

    

    

    

        科罗拉多州立大学Emily Fischer

    

    

        研究人员还将使用C-130在高空的头24小时内追逐羽毛,以了解烟雾在大气层中的化学变化。特别是,他们希望更准确地了解燃烧植被释放的氮会发生什么变化,包括多少会转化为氮氧化物,这会导致地面臭氧,这是一种可能会加剧呼吸问题的受管制污染物。菲舍尔说,这些数据可以帮助回答如下问题:“如果太平洋西北地区的野火正在燃烧,这对科罗拉多州的空气质量意味着什么?”

  研究人员还计划跟踪气溶胶 - 微小颗粒的演变,这些颗粒可以散射或吸收太阳光,并在塑造气候方面发挥重要作用。他们希望观察羽状物与云相撞时的情况,以便更好地了解两者如何相互影响。烟雾颗粒可以通过充当冰粒的核来改变云的形成,可能影响天气,云水分可以改变烟雾化学。结果可能有助于改善天气预报。

  在夜间,温度下降会导致烟雾涌入山谷,从而恶化那里的空气质量。 NOAA和美国宇航局的研究人员将使用飞机,货车和无人机跟踪羽状物。该计划还将涉及西部以外的DC-8航班,进入中西部和东南部,追踪有意设置的火灾烟雾,清除农田和规定的森林烧伤。 Warneke说,收集如此广泛的数据的目的是“一次完成全局,并了解整个事物如何一起发挥作用。”

    

    

      一个更加光明的未来

    预测表明,美国西部将会看到更多的野火烟雾(持续2天或更长时间的事件)和更长时间的烟雾波。

   

    

        

    

        

        

        

                            

              

    

        信用:(图表)D。MALAKOFF / SCIENCE; (DATA)J。LIU ET AL。,气候变化138,655(2016)

            

                

      

    

    

    

    

        除了这些项目之外,公共卫生研究人员对烟草覆盖社区时发生的事情越来越感兴趣,有时一次数周。

   过去的研究发现,短期接触烟雾可能会增加患有哮喘和其他肺部疾病的人的问题,但“对于长期慢性接触的影响”根本没有太多信息,Curtis Noonan说,密苏拉州蒙大拿大学的环境流行病学家。

  Noonan是2017年野火季节最严重烟雾的中心,当时蒙大拿州遭遇了40万公顷火灾。最大的一击是在位于密苏拉东北50公里处的查理湖(Seeley Lake)上,该镇位于1600。 2017年8月和9月初,附近的Rice Ridge火灾使该镇充满了烟雾,使细颗粒物质的含量达到环境保护局规定的可接受限度的近20倍。

  Noonan现在正与同事合作,收集Seeley湖居民和蒙大拿州其他几个城镇的健康信息。他们的目的是追踪当烟雾下降时,与炎症相关的呼吸表现,心理状态和遗传标记是如何变化的。 Noonan还在寻求资金来筛选野外消防员的健康记录,以了解持续的烟雾暴露如何影响他们。

  更远的北方,加拿大温哥华不列颠哥伦比亚省疾病控制中心的环境流行病学家和资深烟雾研究员Sarah Henderson希望追踪在高烟雾事件中出生的孩子的命运。她说,一个重要的问题是:“如果你因为极度敏感的新生儿肺部出现在烟雾缭绕的环境中,这对你意味着什么?”

  随着科学家们准备解决这些问题,米苏拉的卫生官员正准备重复去年的烟雾浪潮。卫生部门正在为日托中心,学校和其他聚集点储存室内空气过滤器。

  菲舍尔,其中一个,希望他们不需要。虽然她需要学习火,但她说,“我只是希望平均一年野火,在荒野地区发生野火,不会造成任何财产损失。”

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